DE3302613C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bolzenhalter von Bolzenschweißmaschinen, der zum Zuführen von Schweißbolzen aufspreizbare Spannbacken aufweist.

Bolzenhalter von Bolzenschweißmaschinen sind viel­ fach bekannt, wozu beispielsweise auf das deutsche Gebrauchsmuster 81 26 572 verwiesen wird.

Bei derartigen und weiteren aus der betrieblichen Praxis bekannten Bolzenhaltern, die aus hochfestem Stahl gefertigt sind, ist ein Verschleiß an den mit dem anzuschweißenden Bolzen korrespondierenden Spannflächen unabdingbar, vorallem dann, wenn die Bolzen in ihrem von den Spannflächen umgriffenen Bereich Gewindezonen aufweisen.

Es ist hierzu zu bemerken, daß bei Bolzenschweiß­ maschinen, die nach dem Hubzündungsprinzip arbeiten, Schweißströme von 2000 bis 3000 Ampere üblich sind, während bei nach dem Kondensatorendladungs­ prinzip arbeitenden Schweißmaschinen in kurzen Zeiten hohe Stromdichten mit Strömen von bis zu 12 000 Ampere erreicht werden.

Schon ein mehr oder minder geringfügiger Verschleiß der Spannflächen der Bolzenhalter führt dazu, daß ein schlechter Schweißstromübergang vom Bolzenhalter auf den von ihm gehalterten Bolzen erreicht wird. Dieser Verschleiß bewirkt, daß bisher übliche Bolzenhalter nach etwa 2000 bis 3000 Schweißungen unbrauchbar sind und ausgetauscht werden müssen.

Mit üblichen automatischen Schweißmaschinen werden pro Tag aber zwischen 20 000 und 30 000 Schweißungen durchgeführt. Dies bedeutet, daß die Bolzenhalter pro Tag etwa zehnmal erneuert werden müssen.

Zwar kann die Lebensdauer der Bolzenhalter dadurch verlängert werden, indem bei einsetzendem Verschleiß die Ladekapazität der Schweißmaschinen erhöht wird, jedoch hat dies unerwünschte Streuungen im Schweiß­ ergebnis zur Folge.

Desweiteren ist bei den bisher bekannten Bolzen­ haltern nachteilig, daß die Stirnseite der Spann­ backen und die vorderen Schlitzenden, die von den Spannbackenteilen gebildet werden, im Laufe der Gebrauchsdauer mehr und mehr mit Schweißspritzern belegt werden, die das Schließen des Bolzenhalters zumindest behindert, wenn nicht sogar unterbinden können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bolzenhalter der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß eine weit höhere Verschleißfestigkeit als bislang erreichbar ist, die auch die mechanische Bearbeit­ barkeit des zur Herstellung der Spannvorrichtung benutzten Materials ebenso wie eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper der Spannbacken aus mit einem mechanisch gut bearbeitbaren Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit getränkten Wolfram- Verbundwerkstoff besteht und die Verschleißflächen der Spannbacken frei von Tränkmetall sind.

Durch die Herstellung des Bolzenhalters aus Wolfram-Verbundwerkstoff ist einerseits eine gute mechanische Bearbeitung des Verbundwerkstoffes ge­ währleistet, da das Tränkmetall die ansich schlechte Bearbeitbarkeit des Wolframs erheblich verbessert, andererseits aber auch die elektrische und thermische Leitfähigkeit erheblich erhöht.

Desweiteren wird auch die Neigung des Anhaftens von Schweißspritzern weitestgehend unterbunden, da der Wolfram-Grundwerkstoff ein Anhaften von Schweißspritzern weitestgehend verhindert. Dabei weisen die Verschleißflächen der Spannbacken eine hohe Härte auf, da an den Verschleißflächen der Spannbacken praktisch ausschließlich Wolfram vorhanden ist, woraus bislang unerreicht lange Standzeiten für die Spannbacken resultieren.

Zwar ist aus der DE-PS 4 36 678 und aus der DE-PS 7 37 713 bekannt, Schaltkontakte aus Wolfram- bzw. Molybdän-Sinterlegierungen, denen Kupfer zugesetzt ist, herzustellen, deren Kontaktflächen gemäß der DE-PS 7 37 713 nach einer spanabhebenden Bearbeitung gebeizt werden sollen, um ein Verschweißen der Kontaktflächen miteinander zu unterbinden.

Zudem ist aus dem DE-GM 75 10 037 bei Schweiß­ elektroden bekannt, in eine hülsenförmige Schweiß­ elektrode aus Kupfer am werkstückseitigen Ende eine Buchse aus Hartmetall, eine Wolfram-Sinter­ legierung, einer harten Kupferlegierung usw. einzusetzen, um eine höhere Abriebfestigkeit zu erreichen, aber hierbei sind die ansich be­ kannten Werkstoffe in einem anderen Wirkungs­ zusammenhang als bei der vorbeschriebenen Erfindung eingesetzt worden und können demzufolge zu letzterer keine technische Lehre vermitteln, da bei Spannbacken andere mechanische Bean­ spruchungen vorliegen, als bei Schaltkontakten und Schweißelektroden.

Auch der in der DE-PS 32 42 383 beschriebene Bolzenhalter für Schweißbolzen, bei dem diejenige Haltefläche der Haltebacken des Bolzenhalters, welche mit einem zur Schweißung positionierten Schweißbolzen in Berührung stehen, aus Metall gebildet sind, welches erhebliche Anteile von Wolfram aufweist, vermag keine Anregung zur Schaffung des Gegenstandes vorliegender Erfindung zu geben, weil hierbei am Bolzenhalter anhaftende Schweiß­ perlen nach wie vor die Funktion des Bolzenhalters zumindest behindern, ja sogar gänzlich vereiteln können. Zudem ist eine bislang unerreicht lange Standzeit für Bolzenhalter nur dann erreichbar, wenn, wie beansprucht, die Verschleißflächen der Spannbacken ausschließlich aus Wolfram gebildet sind.

Im Sinne der Aufgabe vorliegender Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn als Tränkmetall Kupfer vorgesehen ist, so daß hierbei die hervor­ ragenden bekannten Eigenschaften des Wolframs und die gute elektrische und thermische Leitfähigkeit des Kupfers kombiniert sind.

Alternativ ist es auch möglich, als Tränkmetall Nickel vorzusehen.

Eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit wird bei Verwendung als Tränkmetall von Silber er­ reicht.

In Weiterbildung des vorbeschriebenen Gegenstandes wird vorgeschlagen, als Tränkmetall mindestens ein der Metalle Cu, Ag, Au, Cr, Mo, Fe, Co, Ni, Pd, Pt vorzusehen.

Es können also auch Mischungen oder Legierungen unterschiedlicher Metalle als Tränkmetall ver­ wandt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn Gewichtsanteile Wolfram-Kupfer im Verhältnis 70:30 bis 90:10, insbesondere 80:20 vorliegen.

Es mag dabei sein, daß Verbundwerkstoffe mit noch höherem Gehalt an Wolfram noch vorteilhafter sind, als dies bei einem Anteil von 80% Wolfram der Fall ist, jedoch sind derartige Werkstoffe derzeit nicht marktüblich.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, daß als Benetzungs­ zusätze Ni, Fe oder Co im Bereich bis zu 1%, insbe­ sondere bis zu 0,1% zugesetzt sind.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn zur Entfernung des Tränkmetalls die Verschleißflächen der Spannbacken geätzt bzw. erodiert sind.

Ferner wird noch darauf hingewiesen, daß eine der negativen Wirkungen bei der Benutzung von Wolfram an der Verschleißfläche der ist, daß Wolfram die Neigung hat, bei hoher Belastung Oxyde zu bilden, die den Übergangswiderstand erhöhen.

Durch die wischende Bewegung bei der Aufnahme von Bolzen und bei der Abgabe von Bolzen aus dem Bolzen­ halter werden jedoch die Kontaktflächen ständig ge­ reinigt, so daß auch diese Schwierigkeit bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Bolzenhalter über­ wunden werden.

Es wurden Versuche durchgeführt, die nach 10 000 Schweißungen abgebrochen wurden, wonach weiterhin die erfindungsgemäß ausgebildeten Bolzenhalter brauch­ bar blieben.

Ein Austausch war nicht notwendig.

Der besondere Vorteil war weiterhin der, daß am Bolzenhalter praktisch keine Schweißspritzer an­ hafteten. Auch zeigten die Verschleißflächen des Bolzenhalters keinen Einbrand von Bolzen-Gewinde­ abdrücken in den Spannflächen bzw. Verschleiß­ flächen der Spannbacken.

Dabei wurde im Versuch die Verschleißflächen bewußt besonders stark belastet, indem rostfreie Stahl­ bolzen mit dem Bolzenhalter verarbeitet worden sind.

Im Versuch wurden insgesamt 16 000 Schweißungen durchgeführt, wonach ein geringer Einbrand in den Verschleißflächen festzustellen war, der sich aber lediglich dadurch negativ bemerkbar machte, daß der Bolzenhalter relativ schwer vom angeschweißten Bolzen abgezogen werden konnte.

Es wurden dann die Verschleißflächen geringfügig nachgearbeitet, indem sie ein wenig abgeschliffen wurden. Danach konnten weitere 14 000 Schweißungen mit demselben Bolzenhalter durchgeführt werden.

Selbst danach waren die Spannbacken weiterhin ein­ satzfähig. Auch danach zeigten sich am Bolzenhalter praktisch keine angesetzten Schweißspritzer. Selbst bei der Verarbeitung von stark spritzendem Bolzen­ material konnten die dann anhaftenden Schweißspritzer leicht entfernt werden. Teilweise fiel bei den Ver­ suchen angesetztes Spritzermaterial auch von selbst ab.

Dies beruht möglicherweise darauf, daß der Verbund­ werkstoff nicht magnetisierbar ist, wodurch auch an den Kontaktflächen der Spannbacken und insbe­ sondere in deren Schlitzen keine Schweißspritzer haften bleiben.

Die erhebliche Erhöhung der Lebensdauer führt dazu, daß trotz des gegenüber dem Stand der Technik erheblich teurerem Herstellungsmaterials eine wirtschaftliche Verwertung des erfindungs­ gemäßen Bolzenhalters sichergestellt ist.

Sogar bei Fehlbedienungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Bolzenhalters waren keine wesent­ lichen Störungen festzustellen. Selbst wenn der Lichtbogen zu den Spannbacken selbst brannte, konnte der Bolzenhalter weiter verwendet oder nach einfacher Säuberung wieder verwendet werden.

Claims (8)

1. Bolzenhalter von Bolzenschweißmaschinen, der zum Zuführen von Schweißbolzen aufspreizbare Spannbacken aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper der Spannbacken aus mit einem mechanisch gut bearbeitbaren Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit getränkten Wolfram-Verbundwerkstoff besteht und die Verschleiß­ flächen der Spannbacken frei von Tränkmetall sind.

2. Bolzenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tränkmetall Kupfer vorgesehen ist.

3. Bolzenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tränkmetall Nickel vorgesehen ist.

4. Bolzenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Tränkmetall Silber vorge­ sehen ist.

5. Bolzenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Tränkmetalle mindestens eines der Metalle Cu, Ag, Au, Cr, Mo, Fe, Co, Ni, Pd, Pt vorgesehen ist.

6. Bolzenhalter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gewichtsanteile an Wolfram und Kupfer im Verhältnis von 70 zu 30 bis 90 zu 10, insbesondere 80 zu 20 vorgesehen sind.

7. Bolzenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Benetzungszusätze Ni, Fe oder Co im Bereich bis zu 1%, insbesondere bis zu 0,1% zugesetzt sind.

8. Bolzenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißflächen der Spannbacken angeätzt bzw. erodiert sind.